TWI425599B - 具有凸柱/基座之散熱座及基板之半導體晶片組體 - Google Patents

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Description

具有凸柱/基座之散熱座及基板之半導體晶片組體
本發明係關於半導體晶片組體,更詳而言之,係關於一種由半導體元件、基板、黏著層及散熱座組成之半導體晶片組體及其製造方法。
諸如經封裝與未經封裝之半導體晶片等半導體元件可提供高電壓、高頻率及高效能之應用;該些應用為執行特定功能,所需消耗之功率甚高,然功率愈高則半導體元件生熱愈多。此外,在封裝密度提高及尺寸縮減後,可供散熱之表面積縮小,更導致生熱加劇。
半導體元件在高溫操作下易產生效能衰退及使用壽命縮短等問題,甚至可能立即故障。高熱不僅影響晶片效能,亦可能因熱膨脹不匹配而對晶片及其週遭元件產生熱應力作用。因此,必須使晶片迅速有效散熱方能確保其操作之效率與可靠度。一條高導熱性路徑通常係將熱能傳導並發散至一表面積較晶片或晶片所在之晶粒座更大之區域。
發光二極體(LED)近來已普遍成為白熾光源、螢光光源與鹵素光源之替代光源。LED可為醫療、軍事、招牌、訊號、航空、航海、車輛、可攜式設備、商用與住家照明等應用領域提供高能源效率及低成本之長時間照明。例如,LED可為燈具、手電筒、車頭燈、探照燈、交通號誌燈及顯示器等設備提供光源。
LED中之高功率晶片在提供高亮度輸出之同時亦產生大量熱能。然而,在高溫操作下,LED會發生色偏、亮度降低、使用壽命縮短及立即故障等問題。此外,LED在散熱方面有其限制,進而影響其光輸出與可靠度。因此,LED格外突顯市場對於具有良好散熱效果之高功率晶片之需求。
LED封裝體通常包含一LED晶片、一基座、電接點及一熱接點。所述基座係熱連結至LED晶片並用以支撐該LED晶片。電接點則電性連結至LED晶片之陽極與陰極。熱接點經由該基座熱連結至LED晶片,其下方載具可充分散熱以預防LED晶片過熱。
業界積極以各種設計及製造技術投入高功率晶片封裝體與導熱板之研發,以期在此極度成本競爭之環境中滿足效能需求。
塑膠球柵陣列(PBGA)封裝係將一晶片與一層壓基板包裹於一塑膠外殼中,然後再以錫球黏附於一印刷電路板(PCB)之上。所述層壓基板包含一通常由玻璃纖維構成之介電層。晶片產生之熱能可經由塑膠及介電層傳至錫球,進而傳至印刷電路板。然而,由於塑膠與介電層之導熱性低,PBGA之散熱效果不佳。
方形扁平無引腳(QFN)封裝係將晶片設置在一焊接於印刷電路板之銅質晶粒座上。晶片產生之熱能可經由晶粒座傳至印刷電路板。然而,由於其導線架中介層之路由能力有限,使得QFN封裝無法適用於高輸入/輸出(I/O)晶片或被動元件。
導熱板為半導體元件提供電性路由、熱管理與機械性支撐等功能。導熱板通常包含一用於訊號路由之基板、一提供熱去除功能之散熱座或散熱裝置、一可供電性連結至半導體元件之焊墊,以及一可供電性連結至下一層組體之端子。該基板可為一具有單層或多層路由電路系統及一或多層介電層之層壓結構。該散熱座可為一金屬基座、金屬塊或埋設金屬層。
導熱板接合下一層組體。例如,下一層組體可為一具有印刷電路板及散熱裝置之燈座。在此範例中,一LED封裝體係安設於導熱板上,該導熱板則安設於散熱裝置上,導熱板/散熱裝置次組體與印刷電路板又安設於燈座中。此外,導熱板經由導線電性連結至該印刷電路板。該基板將電訊號自該印刷電路板導向LED封裝體,而該散熱座則將LED封裝體之熱能發散並傳遞至該散熱裝置。因此,該導熱板可為LED晶片提供一重要之熱路徑。
授予Juskey等人之第6,507,102號美國專利揭示一種組體,其中一由玻璃纖維與固化之熱固性樹脂所構成之複合基板包含一中央開口。一具有類似前述中央開口正方或長方形狀之散熱塊係黏附於該中央開口側壁因而與該基板結合。上、下導電層分別黏附於該基板之頂部及底部,並透過貫穿該基板之電鍍導孔互為電性連結。一晶片係設置於散熱塊上並打線接合至上導電層,一封裝材料係模設成形於晶片上,而下導電層則設有錫球。
製造時,該基板原為一置於下導電層上之乙階(B-stage)樹脂膠片。散熱塊係插設於中央開口,因而位於下導電層上,並與該基板以一間隙相隔。上導電層則設於該基板上。上、下導電層經加熱及彼此壓合後,使樹脂熔化並流入前述間隙中固化。上、下導電層形成圖案,因而在該基板上形成電路佈線,並使樹脂溢料顯露於散熱塊上。然後去除樹脂溢料,使散熱塊露出。最後再將晶片安置於散熱塊上並進行打線接合與封裝。
因此,晶片產生之熱能可經由散熱塊傳至印刷電路板。然而在量產時,以手工方式將散熱塊放置於中央開口內之作業極為費工,且成本高昂。再者,由於側向之安裝容差小,散熱塊不易精確定位於中央開口中,導致基板與散熱塊之間易出現間隙以及打線不均之情形。如此一來,該基板僅部分黏附於散熱塊,無法自散熱塊獲得足夠支撐力,且容易脫層。此外,用於去除部分導電層以顯露樹脂溢料之化學蝕刻液亦將去除部分未被樹脂溢料覆蓋之散熱塊,使散熱塊不平且不易結合,最終導致組體之良率偏低、可靠度不足且成本過高。
授予Ding等人之第6,528,882號美國專利揭露一種高散熱球柵陣列封裝體,其基板包含一金屬芯層,而晶片則安置於金屬芯層頂面之晶粒座區域。一絕緣層係形成於金屬芯層之底面。盲孔貫穿絕緣層直通金屬芯層,且孔內填有散熱錫球,另在該基板上設有與散熱錫球相對應之錫球。晶片產生之熱能可經由金屬芯層流向散熱錫球,再流向印刷電路板。然而,夾設於金屬芯層與印刷電路板間之絕緣層卻對流向印刷電路板之熱流造成限制。
授予Lee等人之第6,670,219號美國專利教示一種凹槽向下球柵陣列(CDBGA)封裝體,其中一具有中央開口之接地板係設置於一散熱座上以構成一散熱基板。一具有中央開口之基板透過一具有中央開口之黏著層設置於該接地板上。一晶片係安裝於該散熱座上由接地板中央開口所形成之一凹槽內,且該基板上設有錫球。然而,由於錫球係位於基板上,散熱座並無法接觸印刷電路板,導致該散熱座之散熱作用僅限熱對流而非熱傳導,因而大幅限縮其散熱效果。
授予Woodall等人之第7,038,311號美國專利提供一種高散熱BGA封裝體,其散熱裝置為倒T形且包含一柱部與一寬基底。一設有窗型開口之基板係安置於寬基底上,一黏著層則將柱部與寬基底黏附於該基板。一晶片係安置於柱部上並打線接合至該基板,一封裝材料係模製成形於晶片上,該基板上則設有錫球。柱部延伸穿過該窗型開口,並由寬基底支撐該基板,至於錫球則位於寬基底與基板周緣之間。晶片產生之熱能可經由柱部傳至寬基底,再傳至印刷電路板。然而,由於寬基底上必須留有容納錫球之空間,寬基底僅在對應於中央窗口與最內部錫球之間的位置突伸於該基板下方。如此一來,該基板在製造過程中便不平衡,且容易晃動及彎曲,進而導致晶片之安裝、打線接合以及封裝材料之模製成形均十分困難。此外,該寬基底可能因封裝材料之模製成形而彎折,且一旦錫球崩塌,便可能使該封裝體無法焊接至下一層組體。是以,此封裝體之良率偏低、可靠度不足且成本過高。
Erchak等人之美國專利申請公開案第2007/0267642號提出一種發光裝置組體,其中一倒T形之基座包含一基板、一突出部及一具有通孔之絕緣層,絕緣層上並設有電接點。一具有通孔與透明上蓋之封裝體係設置於電接點上。一LED晶片係設置於突出部並以打線連接該基板。該突出部係鄰接該基板並延伸穿過絕緣層與封裝體上之通孔,進入封裝體內。絕緣層係設置於該基板上,且絕緣層上設有電接點。封裝體係設置於該等電接點上並與絕緣層保持間距。該晶片產生之熱能可經由突出部傳至該基板,進而到達一散熱裝置。然而,該等電接點不易設置於絕緣層上,難以與下一層組體電性連結,且無法提供多層路由。
習知封裝體與導熱板具有重大缺點。舉例而言,諸如環氧樹脂等低導熱性之電絕緣材料對散熱效果造成限制,然而,以陶瓷或碳化矽填充之環氧樹脂等具有較高導熱性之電絕緣材料則具有黏著性低且量產成本過高之缺點。該電絕緣材料可能在製作過程中或在操作初期即因受熱而脫層。該基板若為單層電路系統則路由能力有限,但若該基板為多層電路系統,則其過厚之介電層將降低散熱效果。此外,前案技術尚有散熱座效能不足、體積過大或不易熱連結至下一層組體等問題。前案技術之製造工序亦不適於低成本之量產作業。
有鑑於現有高功率半導體元件封裝體及導熱板之種種發展情形及相關限制,業界實需一種具成本效益、效能可靠、適於量產、多功能、可靈活調整訊號路由且具有優異散熱性之半導體晶片組體。
相關申請案之相互參照:
本申請案為2009年9月11日提出申請之第12/557,540號美國專利申請案之部分延續案,而該第12/557,540號美國專利申請案則為2009年3月18日提出申請之第12/406,510號美國專利申請案之部分延續案。該第12/406,510號美國專利申請案主張2008年5月7日提出申請之第61/071,589號美國臨時專利申請案、2008年5月7日提出申請之第61/071,588號美國臨時專利申請案、2008年4月11日提出申請之第61/071,072號美國臨時專利申請案及2008年3月25日提出申請之第61/064,748號美國臨時專利申請案之優先權,上述各案之內容以引用之方式併入本文。前開第12/557,540號美國專利申請案另主張2009年2月9日提出申請之第61/150,980號美國臨時專利申請案之優先權,其內容以引用之方式併入本文。
本申請案亦為2009年9月11日提出申請之第12/557,541號美國專利申請案之部分延續案,而該第12/557,541號美國專利申請案則為2009年3月18日提出申請之第12/406,510號美國專利申請案之部分延續案。該第12/406,510號美國專利申請案主張2008年5月7日提出申請之第61/071,589號美國臨時專利申請案、2008年5月7日提出申請之第61/071,588號美國臨時專利申請案、2008年4月11日提出申請之第61/071,072號美國臨時專利申請案及2008年3月25日提出申請之第61/064,748號美國臨時專利申請案之優先權,上述各案之內容以引用之方式併入本文。前開第12/557,541號美國專利申請案另主張2009年2月9日提出申請之第61/150,980號美國臨時專利申請案之優先權,其內容以引用之方式併入本文。
本發明提供一種半導體晶片組體,其至少包含一半導體元件、一散熱座、一基板與一黏著層。該半導體元件係電性連結至該基板並熱連結至該散熱座。該散熱座至少包含一凸柱與一基座。該凸柱自該基座向上延伸並進入該黏著層之一開口以及該基板之一通孔,而該基座則自該凸柱側向延伸。該黏著層延伸於該凸柱與該基板之間以及該基座與該基板之間。該組體可在一焊墊與一端子之間提供訊號路由。
根據本發明之一樣式,一半導體晶片組體至少包含一半導體元件、一黏著層、一散熱座、一基板與一端子。該黏著層至少具有一開口。該散熱座至少包含一凸柱及一基座,其中該凸柱係鄰接該基座並沿一向上方向延伸於該基座上方,該基座則沿一與該向上方向相反之向下方向延伸於該凸柱下方,並沿垂直於該向上及向下方向之側面方向從該凸柱側向延伸而出。該基板至少包含一焊墊與一介電層,且一通孔延伸貫穿該基板。
該半導體元件係位於該凸柱上方並重疊於該凸柱。該半導體元件係電性連結至該焊墊,從而電性連結至該端子;並且熱連結至該凸柱,從而熱連結至該基座。
該黏著層係設置於該基座上,延伸於該基座上方,伸入該通孔內一位於該凸柱與該基板間之缺口,並於該缺口中延伸跨越該介電層。該黏著層自該凸柱側向延伸至該端子或越過該端子,且係介於該凸柱與該介電層之間以及該基座與該基板之間。
該基板係設置於該黏著層上並延伸於該基座上方。
該凸柱延伸進入該開口及該通孔,該基座則延伸於該半導體元件、該黏著層與該基板下方。
該散熱座可包含一蓋體,該蓋體係位於該凸柱之頂部上方,鄰接該凸柱之頂部,同時從上方覆蓋該凸柱之頂部,並沿該等側面方向從該凸柱之頂部側向延伸而出。例如,該蓋體可為矩形或正方形,而該凸柱之頂部可為圓形。在此例中,該蓋體之尺寸及形狀可經過設計,以配合該半導體元件之熱接觸表面,至於該凸柱頂部之尺寸及形狀則未依該半導體元件之熱接觸表面而設計。該蓋體亦可接觸並覆蓋該黏著層一鄰接該凸柱並與該凸柱共平面之部分。該蓋體亦可在該介電層上方與該焊墊及/或該端子共平面。此外,該凸柱可熱連結該基座與該蓋體。該散熱座可由該凸柱與該基座組成,或由該凸柱、該基座與該蓋體組成。該散熱座亦可由銅、鋁或銅/鎳/鋁合金組成。無論採用任一組成方式,該散熱座皆可提供散熱作用,將該半導體元件之熱能擴散至下一層組體。
該半導體元件可設置於該散熱座上。例如,該半導體元件可設置於該散熱座及該基板上,重疊於該凸柱與該焊墊,透過一第一焊錫電性連結至該焊墊,並透過一第二焊錫熱連結至該散熱座。或者,該半導體元件可設置於該散熱座而非該基板上,重疊於該凸柱而非該基板,透過一打線電性連結至該焊墊,並透過一固晶材料熱連結至該散熱座。
該半導體元件可為一經封裝或未經封裝之半導體晶片。例如,該半導體元件可為一包含LED晶片之LED封裝體,其係設置於該散熱座及該基板上,重疊於該凸柱與該焊墊,經由一第一焊錫電性連結至該焊墊,且經由一第二焊錫熱連結至該散熱座。或者,該半導體元件可為一半導體晶片,其係設置於該散熱座而非該基板上,重疊於該凸柱而非該基板,經由一打線電性連結至該焊墊,且經由一固晶材料熱連結至該散熱座。
該黏著層可在該缺口中接觸該凸柱與該介電層,並在該缺口之外接觸該基座與該介電層。該黏著層亦可從下方覆蓋該基板,並於該等側面方向覆蓋並環繞該凸柱,同時從上方覆蓋該基座位於該凸柱外之部分。該黏著層亦可同形被覆於該凸柱之側壁以及該基座位於該凸柱外之一頂面。該黏著層尚可與該凸柱之一頂部共平面。該黏著層亦可填滿該凸柱與該介電層間之一空間,並填滿該基座與該基板間之一空間,且該黏著層被限制於該散熱座與該基板間之一空間內。
該黏著層可自該凸柱側向延伸至該端子或越過該端子。例如,該黏著層與該端子可延伸至該組體之外圍邊緣;在此例中,該黏著層係從該凸柱側向延伸至該端子。或者,該黏著層可延伸至該組體之外圍邊緣,而該端子則與該組體之外圍邊緣保持距離;在此情況下,該黏著層係從該凸柱側向延伸且越過該端子。
該黏著層可重疊於該端子或被該端子重疊。例如,該端子可延伸於該介電層與該黏著層上方,重疊於該介電層與該黏著層,同時與該焊墊及該蓋體共平面;在此例中,該黏著層係被該端子重疊,該組體則在該焊墊與該端子之間提供水平訊號路由。或者,該端子可延伸於該介電層與該黏著層下方,並被該介電層與該黏著層重疊,同時與該基座共平面;在此情況下,該黏著層係重疊於該端子,而該組體則在該焊墊與該端子之間提供垂直訊號路由。
該凸柱可與該基座一體成形。例如,該凸柱與該基座可為單一金屬體或於其介面包含單一金屬體,其中該單一金屬體可為銅。該凸柱亦可延伸貫穿該通孔。該凸柱亦可在該介電層上方與該黏著層共平面。該凸柱亦可為平頂錐柱形,其直徑係從該基座處朝其鄰接該蓋體之平坦頂部向上遞減。
該基座可從下方覆蓋該半導體元件、該凸柱、該蓋體、該黏著層及該基板,同時支撐該基板,並延伸至該組體之外圍邊緣。
該基板可與該凸柱及該基座保持距離。該基板亦可為一層壓結構。該基板亦可包含單一導電層或複數個導電層。例如,該基板可包含單一導電層,其接觸該介電層且延伸於該介電層上方。在此例中,該導電層包含該焊墊與該端子。如此一來,該基板便包含該端子,該黏著層係被該端子重疊,至於該焊墊與該端子間之訊號路由則發生於該介電層上方且未穿過該介電層。或者,該基板可包含:一第一導電層,其接觸該介電層且延伸於該介電層上方;一第二導電層,其接觸該介電層且延伸於該介電層下方;及一導電孔,其延伸貫穿該介電層並電性連結該等導電層。在此情況下,該第一導電層包含該焊墊。此外,(1)該第一導電層包含該端子,且該基板包含另一導電孔,其延伸貫穿該介電層並電性連結該等導電層;在此情況下,該基板包含該端子,該黏著層係被該端子重疊,且該焊墊與該端子間之訊號路由係穿過該介電層但未穿過該黏著層;或者(2)該端子係位於該黏著層與該基板下方,且該組體包含另一導電孔,其延伸貫穿該黏著層並電性連結該端子與該第二導電層;在此情況下,該基板不包含該端子,該黏著層係重疊於該端子,且該焊墊與該端子間之訊號路由係穿過該介電層與該黏著層。在上述任一情況下,該基板均包含該焊墊,且提供該焊墊與該端子間之部分或全部訊號路由。
該焊墊可作為該半導體元件之一電接點,該端子可作為下一層組體之一電接點,且該焊墊與該端子可在該半導體元件與該下一層組體之間提供訊號路由。
該組體可為一第一級或第二級單晶或多晶裝置。例如,該組體可為一包含單一晶片或多個晶片之第一級封裝體。或者,該組體可為一包含單一LED封裝體或多個LED封裝體之第二級模組,其中各該LED封裝體可包含單一LED晶片或多個LED晶片。
本發明提供一種製作一半導體晶片組體之方法,其包含:提供一凸柱及一基座;設置一黏著層於該基座上,此步驟包含將該凸柱插入該黏著層之一開口;設置一基板於該黏著層上,此步驟包含將該凸柱插入該基板之一通孔,因而在該通孔內形成一介於該凸柱與該基板間之缺口;使該黏著層向上流入該缺口;固化該黏著層;設置一半導體元件於一散熱座上,其中該散熱座至少包含該凸柱及該基座;電性連結該半導體元件至該基板;以及熱連結該半導體元件至該散熱座。
根據本發明之一樣式,一種製作一半導體晶片組體之方法包含:(1)提供一凸柱、一基座、一黏著層及一基板,其中(a)該基板至少包含一導電層與一介電層,(b)該凸柱係鄰接該基座,沿一向上方向延伸於該基座上方,延伸貫穿該黏著層之一開口,並延伸進入該基板之一通孔,(c)該基座沿一與該向上方向相反之向下方向延伸於該凸柱下方,並沿垂直於該向上及向下方向之側面方向自該凸柱側向延伸而出,(d)該黏著層係設置於該基座上,延伸於該基座上方,並位於該基座與該基板之間,且未固化,(e)該基板係設置於該黏著層上,且延伸於該黏著層上方,該導電層則延伸於該介電層上方,且(f)一缺口係位於該通孔內且介於該凸柱與該基板之間;(2)使該黏著層向上流入該缺口;(3)固化該黏著層;(4)設置一半導體元件於一至少包含該凸柱與該基座之散熱座上,其中該半導體元件重疊於該凸柱,一導線包含一焊墊、一端子及該導電層之一選定部分,該焊墊係電性連結至該端子;(5)電性連結該半導體元件至該焊墊,藉此電性連結該半導體元件至該端子;以及(6)熱連結該半導體元件至該凸柱,藉此熱連結該半導體元件至該基座。
根據本發明之另一樣式,一種製作一半導體晶片組體之方法包含:(1)提供一凸柱與一基座,其中該凸柱係鄰接且一體成形於該基座,並沿一向上方向延伸於該基座上方,且該基座係沿一與該向上方向相反之向下方向延伸於該凸柱下方,並自該凸柱沿垂直於該向上及向下方向之側面方向側向延伸而出;(2)提供一黏著層,其中一開口延伸貫穿該黏著層;(3)提供一基板,該基板至少包含一導電層與一介電層,其中一通孔延伸貫穿該基板;(4)設置該黏著層於該基座上,此步驟包含將該凸柱插入該開口,其中該黏著層係延伸於該基座上方,且該凸柱延伸貫穿該開口;(5)設置該基板於該黏著層上,此步驟包含將該凸柱插入該通孔,其中該基板係延伸於該黏著層上方,該導電層係延伸於該介電層上方,該凸柱延伸貫穿該開口並進入該通孔,該黏著層係介於該基座與該基板之間且未固化,一缺口係位於該通孔中且介於該凸柱與該基板之間;(6)加熱熔化該黏著層;(7)使該基座與該基板彼此靠合,藉此使該凸柱在該通孔內向上移動,並對該基座與該基板間之熔化黏著層施加壓力,該壓力迫使該熔化黏著層向上流入該缺口,而該凸柱與該熔化黏著層則延伸於該介電層上方;(8)加熱固化該熔化黏著層,藉此將該凸柱及該基座機械性黏附至該基板;(9)設置一半導體元件於一散熱座上,該散熱座至少包含該凸柱與該基座,其中該半導體元件重疊於該凸柱,一導線包含一焊墊、一端子及該導電層之一選定部分,該焊墊係電性連結至該端子;(10)電性連結該半導體元件至該焊墊,藉此電性連結該半導體元件至該端子;以及(11)熱連結該半導體元件至該凸柱,藉此熱連結該半導體元件至該基座。
提供該凸柱與該基座可包含:提供一金屬板;於該金屬板上形成一圖案化之蝕刻阻層,其選擇性曝露該金屬板;蝕刻該金屬板,使其形成該圖案化之蝕刻阻層所定義之圖案,藉此於該金屬板上形成一凹槽,其延伸進入但未貫穿該金屬板;而後去除該圖案化之蝕刻阻層,其中該凸柱包含該金屬板之一未受蝕刻部分,此未受蝕刻部分突出於該基座上方,且被該凹槽側向環繞,該基座亦包含該金屬板之一未受蝕刻部分,此未受蝕刻部分位於該凸柱與該凹槽下方。
提供該黏著層可包含:提供一未固化環氧樹脂之膠片。使該黏著層流動可包含:熔化該未固化環氧樹脂;並擠壓該基座與該基板間之該未固化環氧樹脂。固化該黏著層可包含:固化該熔化之未固化環氧樹脂。
提供該散熱座可包含:在固化該黏著層之後與設置該半導體元件之前,於該凸柱上提供一蓋體,該蓋體位於該凸柱之一頂部上方,鄰接該凸柱之頂部,同時從上方覆蓋該凸柱之頂部,且自該凸柱頂部沿該等側面方向側向延伸而出。
提供該焊墊可包含:在固化該黏著層之後,去除該導電層之選定部分。
提供該焊墊亦可包含:在固化該黏著層之後,研磨該凸柱、該黏著層及該導電層,以使該凸柱、該黏著層及該導電層在一面向該向上方向之上側表面係彼此側向齊平;而後去除該導電層之選定部分,以使該焊墊包含該導電層之選定部分。所述研磨可包含:研磨該黏著層而不研磨該凸柱;而後研磨該凸柱、該黏著層及該導電層。所述去除可包含:利用一可定義該焊墊之圖案化蝕刻阻層對該導電層進行濕式化學蝕刻。
提供該焊墊亦可包含:在研磨完成後,於該凸柱、該黏著層與該導電層上沉積導電金屬以形成一第二導電層;然後去除該些導電層之選定部分,以使該焊墊包含該些導電層之選定部分。沉積導電金屬以形成該第二導電層可包含:將一第一被覆層以無電鍍被覆之方式設於該凸柱、該黏著層與該導電層上;而後將一第二被覆層以電鍍方式設於該第一被覆層上。所述去除可包含:利用可定義該焊墊之圖案化蝕刻阻層對該些導電層進行濕式化學蝕刻。
提供該端子可包含:在固化該黏著層之後,去除該導電層之選定部分。提供該端子亦可包含:先完成前述研磨,然後利用可定義該端子之圖案化蝕刻阻層去除該導電層之選定部分,以使該端子包含該導電層之選定部分。提供該端子亦可包含:先完成前述研磨,然後利用可定義該端子之圖案化蝕刻阻層去除該些導電層之選定部分,以使該端子包含該些導電層之選定部分。如此一來,該焊墊與該端子便可透過同一研磨工序,並於同一濕式化學蝕刻步驟中利用同一圖案化蝕刻阻層同時形成。
提供該蓋體可包含:去除該第二導電層之選定部分。提供該蓋體亦可包含:先完成前述研磨,然後利用可定義該蓋體之圖案化蝕刻阻層去除該第二導電層之選定部分,以使該蓋體包含該第二導電層之選定部分。如此一來,該焊墊與該蓋體便可透過同一研磨工序,並於同一濕式化學蝕刻步驟中利用同一圖案化蝕刻阻層同時形成。同樣地,該焊墊、該端子與該蓋體亦可透過同一研磨工序,並於同一濕式化學蝕刻步驟中利用同一圖案化蝕刻阻層同時形成。
使該黏著層流動可包含:以該黏著層填滿該缺口。使該黏著層流動亦可包含:擠壓該黏著層,使其通過該缺口,到達該凸柱與該基板上方,並及於該凸柱頂面與該基板頂面鄰接該缺口之部分。
固化該黏著層可包含:將該凸柱與該基座機械性結合於該基板。
設置該半導體元件可包含:將該半導體元件設置於該蓋體上。設置該半導體元件亦可包含:將該半導體元件設置於該凸柱、該蓋體、該開口與該通孔上方,並使該半導體元件重疊於該凸柱、該蓋體、該開口與該通孔。
設置該半導體元件可包含:提供一第一焊錫與一第二焊錫,其中該第一焊錫位於一包含LED晶片之LED封裝體與該焊墊之間,該第二焊錫位於該LED封裝體與該蓋體之間。電性連結該半導體元件可包含:在該LED封裝體與該焊墊之間提供該第一焊錫。熱連結該半導體元件可包含:在該LED封裝體與該蓋體之間提供該第二焊錫。
設置該半導體元件可包含:在一半導體晶片與該蓋體之間提供一固晶材料。電性連結該半導體元件可包含:在該晶片與該焊墊之間提供一打線。熱連結該半導體元件可包含:在該晶片與該蓋體之間提供該固晶材料。
該黏著層可接觸該凸柱、該基座、該蓋體及該介電層,從下方覆蓋該基板,於該等側面方向覆蓋並環繞該凸柱,並延伸至該組體製造完成後與同批生產之其他組體分離所形成之外圍邊緣。
當該組體製造完成且與同批生產之其他組體分離後,該基座可從下方覆蓋該半導體元件、該凸柱、該蓋體、該基板與該黏著層,同時支撐該基板,並延伸至該組體之外圍邊緣。
本發明具有多項優點。該散熱座可提供優異之散熱效果,並使熱能不流經該黏著層。因此,該黏著層可為低導熱性之低成本電介質且不易脫層。該凸柱與該基座可一體成形以提高可靠度。該蓋體可為該半導體元件量身訂做以提升熱連結之效果。該黏著層可介於該凸柱與該基板之間以及該基座與該基板之間,藉以在該散熱座與該基板之間提供堅固之機械性連結。該基板可具有簡單之電路圖案以提供單層訊號路由,或具有複雜之電路圖案以實現具彈性之多層訊號路由。該導線可在該介電層上方之該焊墊與該端子之間提供水平訊號路由,或者在該介電層上方之該焊墊與該黏著層下方之該端子之間提供垂直訊號路由。該基座可為該基板提供機械性支撐,防止其彎曲變形。該組體可利用低溫工序製造,不僅降低應力,亦提高可靠度。該組體亦可利用電路板、導線架與捲帶式基板製造廠可輕易實施之高控制工序加以製造。
本發明之上述及其他特徵與優點將於下文中藉由各種實施例進一步加以說明。
第1A至1D圖為剖視圖,繪示本發明之一實施例中一種製作一凸柱與一基座之方法,第1E及1F圖分別為第1D圖之俯視圖及仰視圖。
第1A圖為金屬板10之剖視圖,金屬板10包含相背之主要表面12及14。圖示之金屬板10係一厚度為500微米之銅板。銅具有導熱性高、結合性良好與低成本等優點。金屬板10可由多種金屬製成,如銅、鋁、鐵鎳合金、鐵、鎳、銀、金、其混合物及其合金。
第1B圖為一剖視圖,顯示金屬板10上形成有一圖案化之蝕刻阻層16以及一全面覆蓋之蝕刻阻層18。圖示之圖案化之蝕刻阻層16與全面覆蓋之蝕刻阻層18係沉積於金屬板10上之光阻層,其製作方式係利用壓模技術以熱滾輪同時將光阻層分別壓合於表面12及14。濕性旋塗法及淋幕塗佈法亦為適用之光阻形成技術。將一光罩(圖未示)靠合於光阻層,然後依照習知技術,令光線選擇性通過光罩,使受光之光阻部分變為不可溶解;之後再以顯影液去除未受光且仍可溶解之光阻部分,使光阻層16形成圖案。因此,光阻層16具有一可選擇性曝露表面12之圖案,而光阻層18則無圖案且覆蓋表面14。
第1C圖為一剖視圖,顯示金屬板10形成有一掘入但未穿透金屬板10之凹槽20。凹槽20係以蝕刻金屬板10之方式形成,以使金屬板10形成由圖案化之蝕刻阻層16所定義之圖案。圖式之蝕刻方式為正面濕式化學蝕刻。例如,可將結構體反轉,使圖案化之蝕刻阻層16朝下,而全面覆蓋之蝕刻阻層18朝上,然後利用一朝上且面向圖案化蝕刻阻層16之底部噴嘴(圖未示)將化學蝕刻液噴灑至金屬板10及圖案化之蝕刻阻層16,在此同時,一面向全面覆蓋之蝕刻阻層18之頂部噴嘴(圖未示)則不予啟動,如此一來便可借助重力去除蝕刻之副產物。或者,利用全面覆蓋之蝕刻阻層18提供背面保護,亦可將結構體浸入化學蝕刻液中以形成凹槽20。所述化學蝕刻液對銅具有高度針對性,且可刻入金屬板10達300微米。因此,凹槽20自表面12延伸進入但未穿透金屬板10,與表面14距離200微米,深度則為300微米。化學蝕刻液亦對圖案化之蝕刻阻層16下方之金屬板10造成側向蝕入。適用之化學蝕刻液可為含鹼氨之溶液或硝酸與鹽酸之稀釋混合物。換言之,所述化學蝕刻液可為酸性或鹼性。足以形成凹槽20而不致使金屬板10過度曝露於化學蝕刻液之理想蝕刻時間可由試誤法決定。
第1D、1E及1F圖分別為去除圖案化之蝕刻阻層16及全面覆蓋之蝕刻阻層18後之金屬板10之剖視圖、俯視圖及仰視圖,其中該等光阻層已經溶劑處理去除。例如,所用溶劑可為pH為14之強鹼性氫氧化鉀溶液。
經蝕刻之金屬板10因此包含凸柱22及基座24。
凸柱22為金屬板10上一受圖案化之蝕刻阻層16保護而未被蝕刻之部分。凸柱22係鄰接基座24,與基座24形成一體,且突伸於基座24上方,在側向則由凹槽20所包圍。凸柱22高300微米(等於凹槽20之深度),其頂面(表面12之圓形部分)之直徑為1000微米,而底部(鄰接基座24之圓形部分)之直徑則為1100微米。因此,凸柱22呈平頂錐柱形(類似一平截頭體),其側壁漸縮,直徑則自基座24處朝其平坦圓形頂面向上遞減。該漸縮側壁係因化學蝕刻液側向蝕入圖案化之蝕刻阻層16下方而形成。該頂面與該底部之圓周同心(如第1E圖所示)。
基座24為金屬板10在凸柱22下方之一未受蝕刻部分,自凸柱22沿一側向平面(如左、右等側面方向)側向延伸,厚度為200微米(即500-300)。
凸柱22與基座24可經處理以加強與環氧樹脂及焊料之結合度。例如,凸柱22與基座24可經化學氧化或微蝕刻以產生較粗糙之表面。
凸柱22與基座24在圖式中為透過削減法形成之單一金屬(銅)體。此外,亦可利用一具有凹槽或孔洞以定義凸柱22部位之接觸件沖壓金屬板10,使凸柱22與基座24成為沖壓成型之單一金屬體。或者,可利用增添法形成凸柱22,其作法係透過電鍍、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)等技術,將凸柱22沉積於基座24上。例如,可於銅質基座24上電鍍焊料凸柱22;在此情況下,凸柱22與基座24係以冶金介面相接,彼此鄰接但並非一體成形。或者,可利用半增添法形成凸柱22,例如可於凸柱22其蝕刻形成之下部上方沉積凸柱22之上部。此外,凸柱22與基座24亦可同時以半增添法形成,例如可在凸柱22與基座24其蝕刻形成之下部上方沉積凸柱22與基座24之同形上部。凸柱22亦可燒結於基座24。
第2A及2B圖為剖視圖,說明本發明之一實施例中一種製作黏著層之方法。第2C及2D圖分別為根據第2B圖所繪製之俯視圖及仰視圖。
第2A圖為黏著層26之剖視圖,其中黏著層26為乙階(B-stage)未固化環氧樹脂之膠片,其為一未經固化且無圖案之片體,厚180微米。
黏著層26可為多種有機或無機電性絕緣體製成之各種介電膜或膠片。例如,黏著層26起初可為一膠片,其中樹脂型態之熱固性環氧樹脂浸入一加強材料後部分固化至中期。所述環氧樹脂可為FR-4,但亦可使用諸如多官能與雙馬來醯亞胺-三氮雜苯(BT)樹脂等其他環氧樹脂。在特定應用中,氰酸酯、聚醯亞胺及聚四氟乙烯(PTFE)亦為可用之環氧樹脂。所述加強材料可為電子級玻璃,亦可為其他加強材料,如高強度玻璃、低誘電率玻璃、石英、克維拉纖維(kevlar aramid)及紙等。所述加強材料也可為織物、不織布或無方向性微纖維。可將諸如矽(研粉熔融石英)等填充物加入膠片中以提升導熱性、熱衝擊阻抗力與熱膨脹匹配性。可利用市售預浸漬體,如美國威斯康辛州奧克萊W.L. Gore & Associates之SPEEDBOARD C膠片即為一例。
第2B、2C及2D圖分別為具有開口28之黏著層26的剖視圖、俯視圖及仰視圖。開口28為一穿透黏著層26之中央窗口。開口28係以機械方式鑽透該膠片而形成,其直徑為1150微米。開口28亦可利用其他技術製作,如沖製及沖壓等。
第3A及3B圖為剖視圖,說明本發明之一實施例中一種製作基板之方法,而第3C及3D圖則分別為根據第3B圖繪製之俯視圖及仰視圖。
第3A圖係基板30之剖視圖,基板30包含導電層32及介電層34。導電層32為電性導體,其接觸介電層34並延伸於其上方。介電層34則為電性絕緣體。例如,導電層32為30微米厚且無圖案之銅板,介電層34為150微米厚之環氧樹脂。
第3B、3C及3D圖分別為具有通孔36之基板30之剖視圖、俯視圖及仰視圖。通孔36為一穿透基板30之中央窗口。通孔36之形成方式係將導電層32與介電層34以機械方式鑽透。通孔36之直徑為1150微米。通孔36亦可以其他技術形成,例如沖製及沖壓。較佳者,開口28與通孔36具有相同直徑,且係以相同之鑽頭在同一鑽台上透過相同方式形成。
基板30在此繪示為一層壓結構,但基板30亦可為其他電性相連體,如陶瓷板或印刷電路板。同樣地,基板30可另包含複數個內嵌電路之層體。
第4A至4L圖為剖視圖,說明本發明之一實施例中一種製作具有水平訊號路由之導熱板的方法,該導熱板包含凸柱22、基座24、黏著層26及基板30,而第4M及4N圖則分別為第4L圖之俯視圖及仰視圖。
第4A圖為黏著層26設置於基座24上之剖視圖。黏著層26係下降至基座24上,使凸柱22向上插入並貫穿開口28,而黏著層26則接觸並定位於基座24。較佳者,凸柱22在插入及貫穿開口28後係對準開口28且位於開口28內之中央位置而不接觸黏著層26。
在第4B圖所示結構中,基板30係設置於黏著層26上。基板30係下降至黏著層26上,使凸柱22向上插入通孔36,而基板30則接觸並定位於黏著層26。較佳者,凸柱22在插入(但並未貫穿)通孔36後係對準通孔36且位於通孔36內之中央位置而不接觸基板30。是以,缺口38係位於通孔36內且介於凸柱22與基板30之間。缺口38側向環繞凸柱22,同時被基板30側向包圍。此外,開口28與通孔36係相互對齊且具有相同直徑。
此時,基板30係安置於黏著層26上並與之接觸,且延伸於黏著層26上方。凸柱22延伸通過開口28,進入通孔36,並到達介電層34。凸柱22較導電層32之頂面低60微米,並經由通孔36朝一向上方向外露。黏著層26接觸基座24與基板30且介於該兩者之間。黏著層26接觸介電層34但與導電層32保持距離。在此階段,黏著層26仍為乙階(B-stage)未固化環氧樹脂之膠片,而缺口38中則為空氣。
第4C圖繪示黏著層26經加熱加壓後流入缺口38中。在此圖中,迫使黏著層26流入缺口38之方法係對導電層32施以向下壓力及/或對基座24施以向上壓力,亦即將基座24與基板30相對壓合,藉以對黏著層26施壓;在此同時亦對黏著層26加熱。受熱後之黏著層26可在壓力下任意成形。因此,位於基座24與基板30間之黏著層26受到擠壓後,改變其原始形狀並向上流入缺口38。基座24與基板30持續朝彼此壓合,直到黏著層26填滿缺口38為止。此外,在基座24與基板30間之間隙縮小後,黏著層26仍舊填滿此一縮小之間隙內。
例如,可將基座24及導電層32設置於一壓合機之上、下壓台(圖未示)之間。此外,可將一上擋板及上緩衝紙(圖未示)夾置於導電層32與上壓台之間,並將一下擋板及下緩衝紙(圖未示)夾置於基座24與下壓台之間。以此構成之疊合體由上到下依次為上壓台、上擋板、上緩衝紙、基板30、黏著層26、基座24、下緩衝紙、下擋板及下壓台。此外,可利用從下壓台向上延伸並穿過基座24對位孔(圖未示)之工具接腳(圖未示)將此疊合體定位於下壓台上。
而後將上、下壓台加熱並相互推進,藉此對黏著層26加熱並施壓。擋板可將壓台之熱分散,使熱均勻施加於基座24與基板30乃至於黏著層26。緩衝紙則將壓台之壓力分散,使壓力均勻施加於基座24與基板30乃至於黏著層26。起初,介電層34接觸並壓合於黏著層26。隨著壓台持續動作與持續加熱,基座24與基板30間之黏著層26受到擠壓並開始熔化,因而向上流入缺口38,通過介電層34,最後到達導電層32。例如,未固化環氧樹脂遇熱熔化後,被壓力擠入缺口38中,但加強材料及填充物仍留在基座24與基板30之間。黏著層26在通孔36內上升之速度大於凸柱22,終至填滿缺口38。黏著層26亦上升至稍高於缺口38之位置,並在壓台停止動作前,溢流至凸柱22頂面以及導電層32之頂面鄰接缺口38處。若膠片厚度略大於實際所需便可能發生此一情形。如此一來,黏著層26便在凸柱22頂面形成一覆蓋薄層。壓台在觸及凸柱22後停止動作,但仍持續對黏著層26加熱。
黏著層26於缺口38中向上流動之方向如圖中向上粗箭號所示,凸柱22與基座24相對於基板30之向上移動如向上細箭號所示,而基板30相對於凸柱22與基座24之向下移動則如向下細箭號所示。
第4D圖中之黏著層26已經固化。
例如,壓台停止移動後仍持續夾合凸柱22與基座24並供熱,藉此將已熔化之乙階(B-stage)環氧樹脂轉換為丙階(C-stage)固化或硬化之環氧樹脂。因此,環氧樹脂係以類似習知多層壓合之方式固化。環氧樹脂固化後,壓台分離,以便將結構體從壓台機中取出。
固化之黏著層26在凸柱22與基板30之間以及基座24與基板30之間提供牢固之機械性連結。黏著層26可承受一般操作壓力而不致變形損毀,遇過大壓力時則僅暫時扭曲。再者,黏著層26可吸收凸柱22與基板30之間以及基座24與基板30之間的熱膨脹不匹配。
在此階段,凸柱22與導電層32大致共平面,而黏著層26與導電層32則延伸至一面朝該向上方向之頂面。例如,基座24與介電層34間之黏著層26厚120微米,較其初始厚度180微米減少60微米;凸柱22在通孔36中升高60微米,而基板30則相對於凸柱22下降60微米。凸柱22高度300微米基本上等同於導電層32(30微米)、介電層34(150微米)與下方黏著層26(120微米)之結合高度。此外,凸柱22仍位於開口28與通孔36內之中央位置並與基板30保持距離,黏著層26則填滿基座24與基板30間之空間並填滿缺口38。例如,缺口38(以及凸柱22與基板30間之黏著層26)在凸柱22頂面處寬75微米((1150-1000)/2)。黏著層26在缺口38中延伸跨越介電層34。換言之,缺口38中之黏著層26係沿該向上方向及一向下方向延伸並跨越缺口38外側壁之介電層34厚度。黏著層26亦包含缺口38上方之薄頂部分,其接觸凸柱22與導電層32之頂面並在凸柱22上方延伸10微米。
在第4E圖所示結構中,凸柱22、黏著層26及導電層32之頂部皆已去除。
凸柱22、黏著層26及導電層32之頂部係以研磨方式去除,例如以旋轉鑽石砂輪及蒸餾水處理結構體之頂部。起初,鑽石砂輪僅磨去黏著層26。持續研磨,則黏著層26因受磨表面下移而變薄。鑽石砂輪終將接觸凸柱22與導電層32(不必然同時),因而開始研磨凸柱22與導電層32。持續研磨後,凸柱22、黏著層26及導電層32均因受磨表面下移而變薄。研磨持續至去除所需厚度為止。之後,以蒸餾水沖洗結構體去除污物。
上述研磨步驟將黏著層26之頂部磨去25微米,將凸柱22之頂部磨去15微米,並將導電層32之頂部磨去15微米。厚度減少對凸柱22或黏著層26之影響並不明顯,但卻使導電層32之厚度從30微米大幅縮減至15微米。
至此,凸柱22、黏著層26及導電層32係共同位於介電層34上方一面朝該向上方向之平滑拼接側頂面上。
第4F圖所示之結構體具有導電層40,其係沉積於凸柱22、黏著層26及導電層32上。
導電層40接觸凸柱22、黏著層26及導電層32,並從上方覆蓋此三者。例如,可將結構體浸入一活化劑溶液中,因而使黏著層26可與無電鍍銅產生觸媒反應,接著將一第一銅層以無電鍍被覆之方式設於凸柱22、黏著層26及導電層32上,然後將一第二銅層以電鍍方式設於該第一銅層上。第一銅層厚約2微米,第二銅層厚約13微米,故導電層40之總厚度約為15微米。如此一來,導電層32之厚度便增為約30微米(15+15)。導電層40係作為凸柱22之一覆蓋層及導電層32之一加厚層。為便於說明,凸柱22與導電層40以及導電層32與40均以單層顯示。由於銅為同質被覆,凸柱22與導電層40間之界線以及導電層32與40間之界線(均以虛線繪示)可能不易察覺甚至無法察覺。然而,黏著層26與導電層40之界線則清楚可見。
第4G圖所示結構體之上、下表面分別設有圖案化之蝕刻阻層42與全面覆蓋之蝕刻阻層44。圖示之圖案化蝕刻阻層42與全面覆蓋之蝕刻阻層44係分別類似於光阻層16與18之光阻層。光阻層42設有可選擇性曝露導電層40之圖案,而光阻層44則無圖案且覆蓋基座24。
在第4H圖所示之結構體中,導電層32與40已經由蝕刻去除其選定部分以形成圖案化之蝕刻阻層42所定義之圖案。所述蝕刻與施用於金屬板10之正面濕式化學蝕刻相仿。化學蝕刻液蝕刻穿透導電層32及40以曝露黏著層26及介電層34,因而將原本無圖案之導電層32及40轉換為圖案層,至於基座24則未形成圖案。
在第4I圖中,結構體上之圖案化蝕刻阻層42與全面覆蓋之蝕刻阻層44均已去除。去除光阻層42及44之方式可與去除光阻層16及18之方式相同。
蝕刻後之導電層32及40包含焊墊46、路由線48與端子50,而蝕刻後之導電層40則包含蓋體52。焊墊46、路由線48與端子50係導電層32與40受圖案化之蝕刻阻層42保護而未被蝕刻之部分,蓋體52則為導電層40受圖案化之蝕刻阻層42保護而未被蝕刻之部分。如此一來,導電層32與40便成為圖案層,其包含焊墊46、路由線48與端子50但不包含蓋體52。此外,路由線48為一銅導線,其接觸介電層34並延伸於其上方,同時鄰接且電性連結焊墊46與端子50。
焊墊46、路由線48及端子50共同形成導線54。路由線48係焊墊46與端子50間之一導電路徑。導線54提供從焊墊46至端子50之水平(側向)路由。導線54並不限於此一構型,例如上述導電路徑可包含延伸穿過介電層34之導電孔、位於介電層34上方及/或下方之其他路由線,以及被動元件,例如設置於其他焊墊上之電阻與電容。
散熱座56包含凸柱22、基座24及蓋體52。凸柱22與基座24係一體成形。蓋體52位於凸柱22之頂部上方,鄰接凸柱22之頂部,同時從上方覆蓋凸柱22之頂部,並由凸柱22之頂部往側向延伸。設置蓋體52後,凸柱22係坐落於蓋體52圓周內之中央區域。蓋體52亦從上方接觸並覆蓋其下方黏著層26之一部分,黏著層26之該部分係與凸柱22共平面,鄰接凸柱22,同時側向包圍凸柱22。
散熱座56實質上為一倒T形之散熱塊,其包含柱部(凸柱22)、翼部(基座24自柱部側向延伸之部分)以及一導熱墊(蓋體52)。
第4J圖之結構體在介電層34、導電層40及蓋體52上設有防焊綠漆58。
防焊綠漆58為一電性絕緣層,其可依吾人之選擇形成圖案以曝露焊墊46、端子50與蓋體52,並從上方覆蓋黏著層26與介電層34之外露部分及路由線48。防焊綠漆58在焊墊46與端子50上方之厚度為25微米,且防焊綠漆58於介電層34上方延伸55微米(30+25)。
防焊綠漆58起初為塗佈於結構體上之一光顯像型液態樹脂。之後再於防焊綠漆58上形成圖案,其作法係令光線選擇性透過光罩(圖未示),使受光之部分防焊綠漆58變為不可溶解,然後利用一顯影溶液去除未受光且仍可溶解之部分防焊綠漆58,最後再進行硬烤,以上步驟乃習知技藝。
第4K圖所示結構體之基座24、焊墊46、端子50與蓋體52上設有被覆接點60。
被覆接點60為一多層金屬鍍層,其從下方接觸及覆蓋基座24,並從上方接觸焊墊46、端子50與蓋體52同時覆蓋其外露之部分。例如,一鎳層係以無電鍍被覆之方式設於基座24、焊墊46、端子50與蓋體52上,而後再將一金層以無電鍍被覆之方式設於該鎳層上,其中內部鎳層厚約3微米,表面金層厚約0.5微米,故被覆接點60之厚度約為3.5微米。
以被覆接點60作為基座24、焊墊46、端子50與蓋體52之表面處理具有幾項優點。內部鎳層提供主要之機械性與電性連結及/或熱連結,而表面金層則提供一可濕性表面以利焊料迴焊。被覆接點60亦保護基座24、焊墊46、端子50與蓋體52不受腐蝕。被覆接點60可包含各種金屬以符合外部連結媒介之需要。例如,一被覆在鎳層上之銀層可搭配焊錫或打線。
為便於說明,設有被覆接點60之基座24、焊墊46、端子50與蓋體52均以單一層體方式顯示。被覆接點60與基座24、焊墊46、端子50及蓋體52間之界線(圖未示)為銅/鎳介面。
至此完成導熱板62之製作。
第4L、4M及4N圖分別為導熱板62之剖視圖、俯視圖及仰視圖,圖中導熱板62之邊緣已沿切割線而與支撐架及/或同批生產之相鄰導熱板分離。
導熱板62包含黏著層26、基板30、散熱座56及防焊綠漆58。基板30包含介電層34及導線54,其中導線54包含焊墊46、路由線48及端子50。散熱座56包含凸柱22、基座24及蓋體52。
凸柱22延伸貫穿開口28並進入通孔36後,仍位於開口28及通孔36內之中央位置,並與黏著層26位於介電層34上方之一相鄰部分共平面。凸柱22保持平頂錐柱形,其漸縮側壁使其直徑自基座24朝鄰接蓋體52之平坦圓頂向上遞減。基座24從下方覆蓋凸柱22、黏著層26、基板30、蓋體52、導線54及防焊綠漆58,並延伸至導熱板62之外圍邊緣。蓋體52位於凸柱22上方,與之鄰接並為熱連結,蓋體52同時從上方覆蓋凸柱22之頂部,並自凸柱22頂部沿側向延伸。蓋體52亦從上方接觸並覆蓋黏著層26之一部分,黏著層26之該部分係鄰接凸柱22,與凸柱22共平面,且側向包圍凸柱22。蓋體52亦與焊墊46及端子50共平面。
黏著層26係設置於基座24上並於其上方延伸。黏著層26在缺口38內接觸且介於凸柱22與介電層34之間,並填滿凸柱22與介電層34間之空間。黏著層26在缺口38外則接觸且介於基座24與介電層34之間,並填滿基座24與介電層34間之空間。黏著層26係從凸柱22側向延伸並越過端子50,且被端子50重疊。此外,黏著層26從上方覆蓋基座24位於凸柱22周緣外之部分,並從下方覆蓋基板30,同時沿側面方向覆蓋並環繞凸柱22。黏著層26被限制在基板30與散熱座56間之空間內,並填滿此空間之絕大部分。此時黏著層26已固化。
基板30係設置於黏著層26上且與之接觸。此外,基板30亦延伸於下方黏著層26之上方以及基座24之上方。其中,導電層32(以及焊墊46、路由線48與端子50)接觸介電層34且延伸於其上方,而介電層34則接觸且介於黏著層26與導電層32之間。
凸柱22、基座24及蓋體52均與基板30保持距離。因此,基板30與散熱座56係機械性連接且彼此電性隔離。
同批製作之導熱板62經裁切後,其基座24、黏著層26、介電層34及防焊綠漆58均延伸至裁切而成之垂直邊緣。
焊墊46係一專為LED封裝體或半導體晶片等半導體元件量身訂做之電性介面,該半導體元件將於後續製程中設置於蓋體52上。端子50係一專為下一層組體(例如來自一印刷電路板之可焊接線)量身訂做之電性介面。蓋體52係一專為該半導體元件量身訂做之熱介面。基座24係一專為下一層組體(例如一電子設備之散熱裝置)量身訂做之熱介面。此外,蓋體52係經由凸柱22而熱連結至基座24。
焊墊46與端子50在側向上彼此錯位且均外露於導熱板62之頂面,藉此提供該半導體元件與下一層組體間之水平輸入/輸出路由。
焊墊46、端子50與蓋體52位於介電層34上方之頂面係彼此共平面。
為便於說明,導線54於剖視圖中係繪示為一連續電路跡線。然而,導線54通常同時提供X與Y方向之水平訊號路由,亦即焊墊46與端子50彼此在X與Y方向形成側向錯位,而路由線48則構成X與Y方向之路徑。
散熱座56可將隨後設置於蓋體52上之半導體元件所產生之熱能擴散至散熱座56所連接之下一層組體。該半導體元件產生之熱能流入蓋體52,自蓋體52進入凸柱22,並經由凸柱22進入基座24。熱能從基座24沿該向下方向散出,例如擴散至一下方散熱裝置。
導熱板62之凸柱22與路由線48均未外露,其中凸柱22被蓋體52覆蓋,路由線48係由防焊綠漆58覆蓋,至於黏著層26之頂面則同時由蓋體52及防焊綠漆58覆蓋。為便於說明,第4M圖以虛線繪示凸柱22、黏著層26與路由線48。
導熱板62亦包含其他導線54,該些導線54基本上係由焊墊46、路由線48與端子50所構成。為便於說明,在此僅說明並繪示單一導線54。於導線54中,焊墊46及端子50通常具有相同之形狀及尺寸,而路由線48則通常採用不同之路由構型。例如,部分導線54設有間距,彼此分離,且為電性隔離,而部分導線54則彼此交錯或導向同一焊墊46、路由線48或端子50且彼此電性連結。同樣地,部分焊墊46可用以接收獨立訊號,而部分焊墊46則共用一訊號、電源或接地端。
導熱板62可適用於具有藍、綠及紅色LED晶片之LED封裝體,其中各LED晶片包含一陽極與一陰極,且各LED封裝體包含對應之陽極端子與陰極端子。在此例中,導熱板62可包含六個焊墊46與四個端子50,以便將每一陽極從一獨立焊墊46導向一獨立端子50,並將每一陰極從一獨立焊墊46導向一共同之接地端子50。
在各製造階段均可利用一簡易清潔步驟去除外露金屬上之氧化物與殘留物,例如可對本案結構體施行一短暫之氧電漿清潔步驟。或者,可利用一過錳酸鉀溶液對本案結構體進行一短暫之濕式化學清潔步驟。同樣地,亦可利用蒸餾水淋洗本案結構體以去除污物。此清潔步驟可清潔所需表面而不對結構體造成明顯之影響或破壞。
本案之優點在於導線54形成後不需從中分離或分割出匯流點或相關電路系統。匯流點可於形成焊墊46、路由線48、端子50與蓋體52之濕式化學蝕刻步驟中分離。
導熱板62可包含鑽透或切通基座24、黏著層26、基板30與防焊綠漆58而形成之對位孔(圖未示)。如此一來,當導熱板62需於後續製程中設置於一下方載體時,便可將工具接腳插入對位孔中,藉以將導熱板62置於定位。
導熱板62可略去蓋體52。欲達此一目的,可調整圖案化之蝕刻阻層42,使整個通孔36上方之導電層40均曝露於用以形成焊墊46、路由線48與端子50之化學蝕刻液中。略去蓋體52之另一作法係不設導電層40。
導熱板62可容納多個半導體元件而非僅容納單一半導體元件。欲達此一目的,可調整圖案化之蝕刻阻層16以定義更多凸柱22,調整黏著層26以包含更多開口28,調整基板30以包含更多通孔36,調整圖案化之蝕刻阻層42以定義更多焊墊46、路由線48、端子50與蓋體52,並調整防焊綠漆58以包含更多開口。端子50以外之元件可改變側向位置以便為四個半導體元件提供一2x2陣列。此外,部分但非所有元件之剖面形狀及高低(即側面形狀)亦可有所調整。例如,焊墊46、端子50與蓋體52可保持相同之側面形狀,而路由線48則具有不同之路由構型。
第5A、5B及5C圖分別為本發明一實施例中一具有垂直訊號路由之導熱板之剖視圖、俯視圖及仰視圖。
在此實施例中,端子係位於導熱板之底部。為求行文簡潔,凡有關導熱板62之說明適用於此實施例者均併入此處,相同之內容不再贅述。同樣地,本實施例導熱板之元件與導熱板62之元件類似者均使用對應之參考標號。
導熱板64包含黏著層26、基板30、導線54、散熱座56及防焊綠漆58與59。基板30包含介電層34。導線54包含焊墊46、路由線48、導電孔49及端子50。散熱座56包含凸柱22、基座24及蓋體52。
本實施例之基座24較上一實施例之基座24為薄,且係與導熱板64之外圍邊緣保持距離。基座24從下方覆蓋凸柱22與蓋體52但並未覆蓋黏著層26、基板30、導線54或防焊綠漆58與59。基座24亦支撐基板30,並於黏著層26下方與端子50共平面。
導電孔49係一電性導體,其自路由線48垂直延伸穿過介電層34與黏著層26,最後到達端子50。此外,端子50接觸黏著層26且延伸於其下方,端子50並與基板30保持距離且延伸於其下方,端子50又與基座24及導熱板64之外圍邊緣保持距離且位於基座24與導熱板64外圍邊緣之間。因此,黏著層26係從凸柱22側向延伸並越過端子50,且重疊於端子50。導電孔49鄰接且電性連結路由線48與端子50。導線54則提供從焊墊46至端子50之垂直(從上至下)訊號路由。
防焊綠漆59為一類似防焊綠漆58之電性絕緣層,其可使基座24與端子50外露,並從下方覆蓋黏著層26之外露部分。
導熱板64之製作方式與導電板62類似,但必須為基座24、導線54及防焊綠漆58與59進行適當調整。例如,金屬板10之厚度由500微米改為330微米,並將基座24之厚度由200微米改為30微米。然後依前文所述之方式,將黏著層26設置於基座24上,再將基板30設置於黏著層26上;對黏著層26加熱及加壓,使黏著層26流動並固化;接著以研磨方式使結構體之頂面成為平面,再將導電層40沉積於該平面上。然後向下鑽孔以形成一孔洞,該孔洞係穿過導電層32與40、介電層34以及黏著層26,並且伸入基座24但未貫穿基座24。之後再利用電鍍、網版印刷或以噴嘴注射等技術,以步進重複之方式在該孔洞內沉積導電材料以形成導電孔49。然後蝕刻導電層32與40以形成焊墊46與路由線48,蝕刻導電層40以形成蓋體52,蝕刻基座24以形成端子50。基座24經蝕刻後僅剩其中央部分。端子50則為基座24一未被蝕刻之部分,其接觸黏著層26且延伸於其下方。此外,端子50已與基座24分離且彼此隔開,故端子50已非基座24之一部分,且端子50鄰接導電孔49。然後在結構體頂面形成防焊綠漆58,藉以選擇性曝露焊墊46與蓋體52;防焊綠漆59則形成於結構體之底面,藉以選擇性曝露基座24與端子50。最後再以披覆接點60為基座24、焊墊46、端子50與蓋體52進行表面處理。
第6A、6B及6C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該半導體晶片組體包含一具有水平訊號路由之導熱板及一具有背面接點之LED封裝體。
半導體晶片組體100包含導熱板62、LED封裝體102及銲錫104與106。LED封裝體102包含LED晶片108、基座110、打線112、電接點114、熱接點116與透明封裝材料118。LED晶片108之一電極(圖未示)係經由打線112電性連結至基座110中之一導電孔(圖未示),藉以將LED晶片108電性連結至電接點114。LED晶片108係透過一固晶材料(圖未示)設置於基座110上,使LED晶片108熱連結且機械性黏附於基座110,藉此將LED晶片108熱連結至熱接點116。基座110為一具有低導電性及高導熱性之陶瓷塊,接點114及116係被覆於基座110背部並自基座110背部向下突伸。
LED封裝體102係設置於基板30與散熱座56上,電性連結至基板30,並熱連結至散熱座56。詳而言之,LED封裝體102係設置於焊墊46與蓋體52上,重疊於凸柱22,且經由銲錫104電性連結至基板30,並經由銲錫106熱連結至散熱座56。例如,銲錫104接觸且係位於焊墊46與電接點114之間,同時電性連結且機械性黏附焊墊46及電接點114,藉此將LED晶片108電性連結至端子50。同樣地,銲錫106接觸且係位於蓋體52與熱接點116之間,同時熱連結且機械性黏附於蓋體52及熱接點116,藉此將LED晶片108熱連結至基座24。焊墊46上設有鎳/金之被覆金屬接墊以利與銲錫104穩固結合,且焊墊46之形狀及尺寸均配合電接點114,藉此改善自基板30至LED封裝體102之訊號傳導。同樣地,蓋體52上設有鎳/金之被覆金屬接墊以利與銲錫106穩固結合,且蓋體52之形狀及尺寸均配合熱接點116,藉此改善自LED封裝體102至散熱座56之熱傳遞。至於凸柱22之形狀及尺寸則並未且亦不需配合熱接點116而設計。
透明封裝材料118為一固態電性絕緣保護性塑膠包覆體,其可為LED晶片108及打線112提供諸如抗潮溼及防微粒等環境保護。晶片108與打線112係埋設於透明封裝材料118中。
若欲製造半導體晶片組體100,可將一焊料沉積於焊墊46及蓋體52上,然後將接點114與116分別放置於焊墊46及蓋體52上方焊料之上,繼而使該焊料迴焊以形成接著之焊錫104及106。
例如,先以網版印刷之方式將錫膏選擇性印刷於焊墊46及蓋體52上,而後利用一抓取頭與一自動化圖案辨識系統以步進重複之方式將LED封裝體102放置於導熱板62上。迴焊機之抓取頭將接點114及116分別放置於焊墊46及蓋體52上方之錫膏上。接著加熱錫膏,使其以相對較低之溫度(如190℃)迴焊,然後移除熱源,靜待錫膏冷卻並固化以形成硬化焊錫104及106。或者,可於焊墊46與蓋體52上放置錫球,然後將接點114及116分別放置於焊墊46與蓋體52上方之錫球上,接著加熱錫球使其迴焊以形成接著之焊錫104及106。
焊料起初可經由被覆或印刷或佈置技術沉積於導熱板62或LED封裝體102上,使其位於導熱板62與LED封裝體102之間,並使其迴焊。焊料亦可置於端子50上以供下一層組體使用。此外,尚可利用一導電黏著劑(例如填充銀之環氧樹脂)或其他連結媒介取代焊料,且焊墊46、端子50與蓋體52上之連接媒介不必相同。
該半導體晶片組體100為一第二級單晶模組。
第7A、7B與7C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,其中該半導體晶片組體包含一具有水平訊號路由之導熱板及一具有側引腳之LED封裝體。
於此實施例中,該LED封裝體具有側引腳而不具有背面接點。為求簡明,凡組體100之相關說明適用於此實施例者均併入此處,相同之說明不予重覆。同樣地,本實施例組體之元件與組體100之元件相仿者,均採對應之參考標號,但其編碼之基數由100改為200。例如,LED晶片208對應於LED晶片108,而基座210則對應於基座110,以此類推。
半導體晶片組體200包含導熱板62、LED封裝體202與焊錫204及206。LED封裝體202包含LED晶片208、基座210、打線212、引腳214與透明封裝材料218。LED晶片208係經由打線212電性連結至引腳214。基座210背面包含熱接觸表面216,此外,基座210窄於基座110且與熱接點116具有相同之側向尺寸及形狀。LED晶片208係經由一固晶材料(圖未示)設置於基座210上,使LED晶片208熱連結且機械性黏附於基座210,藉此將LED晶片208熱連結至熱接觸表面216。引腳214自基座210側向延伸,且熱接觸表面216係面朝下。
LED封裝體202係設置於基板30與散熱座56上,電性連結至基板30,且熱連結至散熱座56。詳而言之,LED封裝體202係設置於焊墊46與蓋體52上,重疊於凸柱22,且經由焊錫204電性連結至基板30,並經由焊錫206熱連結至散熱座56。例如,焊錫204接觸且係位於焊墊46與引腳214之間,同時電性連結且機械性黏附於焊墊46與引腳214,藉此將LED晶片208電性連結至端子50。同樣地,焊錫206接觸且位於蓋體52與熱接觸表面216之間,同時熱連結且機械性黏附於蓋體52與熱接觸表面216,藉此將LED晶片208熱連結至基座24。
若欲製造半導體晶片組體200,可將一焊料置於焊墊46與蓋體52上,然後分別在焊墊46與蓋體52上方之焊料上放置引腳214與熱接觸表面216,繼而使該焊料迴焊以形成接著之焊錫204及206。
該半導體晶片組體200為一第二級單晶模組。
第8A、8B及8C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,其中該半導體晶片組體包含一具有水平訊號路由之導熱板及一半導體晶片。
於此實施例中,該半導體元件為一晶片而非一封裝體,且該晶片係設置於前述散熱座而非前述基板上。此外,該晶片係重疊於前述凸柱而非前述基板,且該晶片係經由一打線電性連結至前述焊墊,並利用一固晶材料熱連結至前述蓋體。
半導體晶片組體300包含導熱板62、晶片302、打線304、固晶材料306及封裝材料308。晶片302包含頂面310、底面312與打線接墊314。頂面310為活性表面且包含打線接墊314,而底面312則為熱接觸表面。
晶片302係設置於散熱座56上,電性連結至基板30,且熱連結至散熱座56。詳而言之,晶片302係設置於蓋體52上,位於蓋體52之周緣內,重疊於凸柱22但未重疊於基板30。此外,晶片302係經由打線304電性連結至基板30,同時經由固晶材料306熱連結且機械性黏附於散熱座56。例如,打線304係連接於並電性連結焊墊46及打線接墊314,藉此將晶片302電性連結至端子50。同樣地,固晶材料306接觸並位於蓋體52與熱接觸表面312之間,同時熱連結且機械性黏附於蓋體52及熱接觸表面312,藉此將晶片302熱連結至基座24。焊墊46上設有鎳/銀之被覆金屬接墊以利與打線304穩固接合,藉此改善自基板30至晶片302之訊號傳送。此外,蓋體52之形狀及尺寸係與熱接觸表面312配適,藉此改善自晶片302至散熱座56之熱傳送。至於凸柱22之形狀及尺寸則並未且亦不需配合熱接觸表面312而設計。
封裝材料308為一固態電性絕緣保護性塑膠包覆體,其可為晶片302及打線304提供抗潮溼及防微粒等環境保護。晶片302與打線304係埋設於封裝材料308中。此外,若晶片302係一諸如LED之光學晶片,則封裝材料308可為透明狀。封裝材料308在第8B圖中呈透明狀係為方便圖示說明。
若欲製造半導體晶片組體300,可利用固晶材料306將晶片302設置於蓋體52上,接著將焊墊46及打線接墊314以打線接合,而後形成封裝材料308。
例如,固晶材料306原為一具有高導熱性之含銀環氧樹脂膏,並以網版印刷之方式選擇性印刷於蓋體52上。然後利用一抓取頭及一自動化圖案辨識系統以步進重複之方式將晶片302放置於該環氧樹脂銀膏上。繼而加熱該環氧樹脂銀膏,使其於相對低溫(如190℃)下硬化以完成固晶。打線304為金線,其隨即以熱超音波連接焊墊46及打線接墊314。最後再將封裝材料308轉移模製於結構體上。
晶片302可透過多種連結媒介電性連結至焊墊46,利用多種熱黏著劑熱連結或機械性黏附於散熱座56,並以多種封裝材料封裝。
該半導體晶片組體300為一第一級單晶封裝體。
第9A、9B及9C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,其中該半導體晶片組體包含一具有垂直訊號路由之導熱板及一半導體晶片。
於此實施例中,該半導體元件為一晶片而非一封裝體,且該晶片係設置於前述散熱座而非前述基板上。再者,該晶片係重疊於前述凸柱而非前述基板,且該晶片係經由一打線電性連結至前述焊墊,並利用一固晶材料熱連結至前述蓋體。此外,前述端子係位於前述導熱板之底部。
為求簡明,凡組體300之相關說明適用於此實施例者均併入此處,相同之說明不予重覆。同樣地,本實施例組體之元件與組體300之元件相仿者,均採對應之參考標號,但其編碼之基數由300改為400。例如,晶片402對應於晶片302,而封裝材料408則對應於封裝材料308,以此類推。
半導體晶片組體400包含導熱板64、晶片402、打線404、固晶材料406及封裝材料408。晶片402包含頂面410、底面412與打線接墊414。頂面410為活性表面且包含打線接墊414,而底面412則為熱接觸表面。
晶片402係設置於散熱座56上,電性連結至基板30,且熱連結至散熱座56。詳而言之,晶片402係設置於蓋體52上,並經由打線404電性連結至基板30,同時經由固晶材料406熱連結且機械性黏附於散熱座56。封裝材料408在第9B圖中呈透明狀以利圖示說明。
若欲製造半導體晶片組體400,可利用固晶材料406將晶片402設置於蓋體52上,接著將焊墊46及打線接墊414以打線接合,最後再將封裝材料408轉移模製於結構體上。
該半導體晶片組體400為一第一級單晶封裝體。
第10A、10B及10C圖分別為本發明一實施例中一光源次組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,其中該光源次組體包含一半導體晶片組體與一散熱裝置。
光源次組體500包含半導體晶片組體100與散熱裝置502。散熱裝置502包含熱接觸表面504、鰭片506與風扇508。組體100係設置於散熱裝置502上且機械性結合於散熱裝置502,例如以螺絲(圖未示)結合。因此,基座24係夾緊於熱接觸表面504且與之熱連結,藉此將散熱座56熱連結至散熱裝置502。散熱座56可擴散LED晶片108所產生之熱能,並將此擴散之熱能傳遞至散熱裝置502,散熱裝置502隨即利用鰭片506與風扇508將此熱能散發至外圍環境。
光源次組體500係為一可換裝標準白熾燈泡之燈座(圖未示)而設計。該燈座包含次組體500、一玻璃蓋、一螺紋基座、一控制板、線路及一外殼。次組體500、該控制板及該線路係包覆於該外殼內。該線路係延伸自該控制板並與端子50焊合。該玻璃蓋及該螺紋基座分別突出於該外殼兩端。該玻璃蓋使LED晶片108顯露於外,該螺紋基座可螺鎖入一光源插座,而該控制板則透過該線路電性連結至端子50。該外殼為一兩件式塑膠殼,分為上、下兩部分。該玻璃蓋係黏附並突出於該外殼上半部分之上方,該螺紋基座係黏附並突出於該外殼下半部分之下方。次組體500與該控制板係設置於該外殼之下半部分並伸入該外殼之上半部分。
操作時,該螺紋基座將來自該光源插座之交流電傳遞至該控制板,該控制板則將此交流電轉換為整流後之直流電。該線路一方面將整流後之直流電傳送至端子50,一方面將另一端子50接地。因此,LED晶片108可透過該玻璃蓋發光照明。由LED晶片108產生之強大局部熱能係流入散熱座56,並由散熱座56擴散至散熱裝置502。散熱裝置502中之鰭片506將熱能傳至空氣,再由風扇508將熱空氣透過該外殼上之長孔以放射狀吹出至外圍環境中。
上述之半導體晶片組體與導熱板僅為說明範例,本發明尚可透過其他多種實施例實現。此外,上述實施例可依設計及可靠度之考量,彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用。例如,該半導體元件可為一LED封裝體,而該導熱板則可提供垂直訊號路由。該基板可包含單層導線與多層導線。該導熱板可包含多個凸柱,且該些凸柱係排成一陣列以供多個半導體元件使用,此外,該導熱板為配合額外之半導體元件,可包含更多導線。同樣地,該半導體元件可為一具有多個LED晶片之LED封裝體,而該導熱板則可包含更多導線以配合額外之LED晶片。該半導體元件與該蓋體可重疊於該基板並從上方覆蓋該凸柱、該通孔與該開口。
該半導體元件可獨自使用該散熱座或與其他半導體元件共用該散熱座。例如,可將單一半導體元件設置於該散熱座上,或將多個半導體元件設置於該散熱座上。舉例而言,可將四枚排列成2x2陣列之小型晶片黏附於該凸柱,而該基板則可包含額外之導線以配合該些晶片之電性連接。此一作法遠較為每一晶片設置一微小凸柱更具經濟效益。
該半導體晶片可為光學性或非光學性。例如,該晶片可為一LED、一太陽能電池、一微處理器、一控制器或一射頻(RF)功率放大器。同樣地,該半導體封裝體可為一LED封裝體或一射頻模組。因此,該半導體元件可為一經封裝或未經封裝之光學或非光學晶片。此外,吾人可利用多種連結媒介將該半導體元件機械性連結、電性連結及熱連結至該導熱板,包括利用焊接及使用導電及/或導熱黏著劑等方式達成。
該散熱座可將該半導體元件所產生之熱能迅速、有效且均勻散發至下一層組體而不需使熱流通過該黏著層、該基板或該導熱板之他處。如此一來便可使用導熱性較低之黏著層,因而大幅降低成本。該散熱座可包含一體成形之凸柱與基座,以及與該凸柱為冶金連結及熱連結之一蓋體,藉此提高可靠度並降低成本。該蓋體可與該焊墊共平面,以便與該半導體元件形成電性、熱能及機械性連結。此外,該蓋體可依該半導體元件量身訂做,而該基座則可依下一層組體量身訂做,藉此加強自該半導體元件至下一層組體之熱連結。例如,該凸柱在一側向平面上可呈圓形,該蓋體在一側向平面上可呈正方形或矩形,且該蓋體之側面形狀與該半導體元件熱接點之側面形狀相同或相似。
該散熱座可與該半導體元件及該基板為電性連結或電性隔離。例如,該位於研磨後之表面上之第二導電層可包含一路由線,該路由線係於該基板與該蓋體之間延伸通過該黏著層,藉以將該半導體元件電性連結至該散熱座。而後,該散熱座可電性接地,藉以將該半導體元件電性接地。
該散熱座可為銅質、鋁質、銅/鎳/鋁合金或其他導熱金屬結構。
該凸柱可沉積於該基座上或與該基座一體成形。該凸柱可與該基座一體成形,因而成為單一金屬體(如銅或鋁)。該凸柱亦可與該基座一體成形,使該兩者之介面包含單一金屬體(例如銅),至於他處則包含其他金屬(例如凸柱之上部為焊料,凸柱之下部及基座則為銅質)。該凸柱亦可與該基座一體成形,使該兩者之介面包含多層單一金屬體(例如在一鋁核心外設有一鎳緩衝層,而該鎳緩衝層上則設有一銅層)。
該凸柱可包含一平坦之頂面,且該頂面係與該黏著層共平面。例如,該凸柱可與該黏著層共平面,或者該凸柱可在該黏著層固化後接受蝕刻,因而在該凸柱上方之黏著層形成一凹穴。吾人亦可選擇性蝕刻該凸柱,藉以在該凸柱中形成一延伸至其頂面下方之凹穴。在上述任一情況下,該半導體元件均可設置於該凸柱上並位於該凹穴中,而該打線則可從該凹穴內之該半導體元件延伸至該凹穴外之該焊墊。在此情況下,該半導體元件可為一LED晶片,並由該凹穴將LED光線朝該向上方向聚焦。
該基座可為該基板提供機械性支撐。例如,該基座可防止該基板在金屬研磨、晶片設置、打線接合及模製封裝材料之過程中彎曲變形。當該端子位於該介電層上方時,該基座亦可從下方覆蓋該組體;或者,當該端子位於該黏著層下方時,該基座可與該組體之外圍邊緣保持距離。此外,該基座之背部可包含沿該向下方向突伸之鰭片。例如,可利用一鑽板機切削該基座之底面以形成側向溝槽,而此等側向溝槽即為鰭片。在此例中,該基座之厚度可為700微米,該等溝槽之深度可為500微米,亦即該等鰭片之高度可為500微米。該等鰭片可增加該基座之表面積,若該等鰭片係曝露於空氣中而非設置於一散熱裝置上,則可提升該基座經由熱對流之導熱性。
該蓋體可於該黏著層固化後,該焊墊及/或該端子形成之前、中或後,以多種沉積技術製成,包括以電鍍、無電鍍被覆、蒸發及噴濺等技術形成單層或多層結構。該蓋體可採用與該凸柱相同之金屬材質,或採用與鄰接該蓋體之凸柱頂部相同之金屬材質。此外,該蓋體可延伸跨越該通孔並到達該基板,抑或維持在該通孔之圓周範圍內。因此,該蓋體可接觸該基板或與該基板保持距離。在上述任一情況下,該蓋體均係從該凸柱之頂部沿側面方向側向延伸而出。
該黏著層可在該散熱座與該基板之間提供堅固之機械性連結。例如,該黏著層可自該凸柱側向延伸並越過該導線到達該組體之外圍邊緣,該黏著層可填滿該散熱座與該基板間之空間,該黏著層可位於此空間內,且該黏著層可為一具有均勻分佈之結合線之無孔洞結構。該黏著層亦可吸收該散熱座與該基板間因熱膨脹所產生之不匹配現象。此外,該黏著層可為一低成本電介質,且不需具備高導熱性。再者,該黏著層不易脫層。
吾人可調整該黏著層之厚度,使該黏著層實質填滿該缺口,並使幾乎所有黏著劑在固化及/或研磨後均位於結構體內。例如,理想之膠片厚度可由試誤法決定。同樣地,吾人亦可調整該介電層之厚度以達此一效果。
該基板可為一低成本之層壓結構,且不需具有高導熱性。此外,該基板可包含單一導電層或複數個導電層。再者,該基板可包含導電層或係由導電層組成。
該導電層可單獨設置於該黏著層上。例如,可先在該導電層上形成該通孔,然後將該導電層(不含其他層體)設置於該黏著層上,使該導電層接觸該黏著層,並朝該向上方向外露。至於該凸柱則延伸進入該通孔,並透過該通孔朝該向上方向外露。在此情況下,該導電層之厚度可為100至200微米,例如125微米,此厚度一方面夠厚,故搬運時不致彎曲晃動,且可承受高驅動電流,一方面則夠薄,故不需過度蝕刻即可形成圖案。
亦可將該導電層與該介電層同時設置於該黏著層上。例如,可先將該導電層壓合於該介電層上,然後在該導電層與該介電層上形成該通孔,接著將該導電層與該介電層設置於該黏著層上,使該導電層朝該向上方向外露,並使該介電層接觸且介於該導電層與該黏著層之間,因而將該導電層與該黏著層隔開。至於該凸柱則延伸進入該通孔,並透過該通孔朝該向上方向外露。在此情況下,該導電層之厚度可為10至50微米,例如30微米,此厚度一方面夠厚,可提供可靠之訊號傳導,一方面則夠薄,有助於減低重量及成本。該介電層恆為該導熱板之一部分。
亦可將該導電層與一載體同時設置於該黏著層上。例如,可先利用一薄膜將該導電層黏附於一諸如雙定向聚對苯二甲酸乙二酯膠膜(Mylar)之載體,然後僅在該導電層而非該載體上形成該通孔,接著將該導電層及該載體設置於該黏著層上,使該載體覆蓋該導電層,且朝該向上方向外露,並使該薄膜接觸且介於該載體與該導電層之間,至於該導電層則接觸且介於該薄膜與該黏著層之間。該凸柱係對準該通孔,並由該載體從上方覆蓋。在該黏著層固化後,可利用紫外光分解該薄膜,以便將該載體從該導電層上剝除,從而使該導電層朝該向上方向外露,然後便可研磨及圖案化該導電層以形成該導線。在此情況下,該導電層之厚度可為10至50微米,例如30微米,此厚度一方面夠厚,可提供可靠之訊號傳導,一方面則夠薄,可降低重量及成本;至於該載體之厚度可為300至500微米,此厚度一方面夠厚,故搬運時不致彎曲晃動,一方面又夠薄,有助於減少重量及成本。該載體僅為一暫時固定物,並非永久屬於該導熱板之一部分。
該焊墊與該端子可視該半導體元件與下一層組體之需要而採用多種封裝形式。
該焊墊與該蓋體之頂面可為共平面,如此一來便可藉由控制錫球之崩塌程度,強化該半導體元件與該導熱板間之焊接。
該介電層上方之該焊墊、該端子與該路由線可在該基板尚未或已然設置於該黏著層上時,以多種沉積技術製成,包括以電鍍、無電鍍被覆、蒸發及噴濺等技術形成單層或多層結構。例如,可在該基板尚未設置於該黏著層上時,便將該基板之該導電層圖案化,但此一圖案化之工序亦可在該基板藉由該黏著層黏附於該凸柱與該基座之後為之。
以所述被覆接點進行表面處理之工序可於該焊墊及該端子形成之前或之後為之。例如,該被覆層可沉積於該第二導電層上,然後利用圖案化之蝕刻阻層定義該焊墊與該端子並進行蝕刻,以使該被覆層具有圖案。
該導線可包含額外之焊墊、端子、導電孔與路由線以及被動元件,且可為不同構型。該導線可作為一訊號層、一功率層或一接地層,端視其相應半導體元件焊墊之目的而定。該導線亦可包含各種導電金屬,例如銅、金、鎳、銀、鈀、錫、其混合物及其合金。理想之組成既取決於外部連結媒介之性質,亦取決於設計及可靠度方面之考量。此外,精於此技藝之人士應可瞭解,在該半導體晶片組體中所用之銅可為純銅,但通常係以銅為主之合金,如銅-鋯(99.9%銅)、銅-銀-磷-鎂(99.7%銅)及銅-錫-鐵-磷(99.7%銅),藉以提高如抗張強度與延展性等機械性能。
在一般情況下,最好在前述研磨後之表面上設有該蓋體、介電層、防焊綠漆、被覆接點及第二導電層,但於某些實施例中則可省略之。例如,若該開口及該通孔係以衝孔而非鑽孔之方式產生,因而使該凸柱頂部之形狀及尺寸均與該半導體元件之熱接觸表面相配適,則可省略該蓋體與該第二導電層以降低成本。同樣地,若使用單層訊號路由,可略去該介電層以降低成本。
該導熱板可包含一導熱孔,該導熱孔係與該凸柱保持距離,並於該開口及該通孔外延伸穿過該介電層與該黏著層,同時鄰接且熱連結該基座與該蓋體,藉此提升自該蓋體至該基座之散熱效果,並促進熱能在該基座內擴散。
本案之組體可提供水平或垂直之單層或多層訊號路由。王家忠等人於2009年9月11日提出申請之第12/557,540號美國專利申請案:「具有凸柱/基座之散熱座及水平訊號路由之半導體晶片組體」即揭露一種具有水平多層訊號路由之結構,其中介電層上方之焊墊與端子係利用穿過該介電層之第一及第二導電孔以及該介電層下方之路由線達成電性連結,此一美國專利申請案之內容在此以引用之方式併入本文。此外,王家忠等人於2009年9月11日提出申請之第12/557,541號美國專利申請案:「具有凸柱/基座之散熱座及垂直訊號路由之半導體晶片組體」則揭露一種具有垂直多層訊號路由之結構,其中介電層上方之焊墊與黏著層下方之端子係利用穿過該介電層之第一導電孔、該介電層下方之路由線以及穿過該黏著層之第二導電孔達成電性連結,此一美國專利申請案之內容在此以引用之方式併入本文。
該導熱板之作業格式可為單一或多個導熱板,視製造設計而定。例如,可單獨製作單一導熱板。或者,可利用單一金屬板、單一黏著層、單一基板及單一防焊綠漆同時批次製造多個導熱板,而後再行分離。同樣地,針對同一批次中之各導熱板,吾人亦可利用單一金屬板、單一黏著層、單一基板與單一防焊綠漆同時批次製造多組分別供單一半導體元件使用之散熱座與導線。
例如,可在一金屬板上蝕刻出多條凹槽以形成該基座及多個凸柱;而後將一具有對應該等凸柱之開口的未固化黏著層設置於該基座上,俾使每一凸柱均延伸貫穿一對應開口;然後將一所述基板(其具有單一導電層、單一介電層及多個分別對應該等凸柱之通孔)設置於該黏著層上,俾使每一凸柱均延伸貫穿一對應開口並進入一對應通孔;而後利用壓台將該基座與該基板彼此靠合,迫使該黏著層進入該等通孔內介於該等凸柱與該基板間之缺口;然後使該黏著層固化,繼而研磨該等凸柱、該黏著層及該第一導電層以形成一頂面;然後將該第二導電層被覆設置於該等凸柱、該黏著層及該第一導電層上;接著蝕刻該第一及第二導電層以形成多個分別對應該等凸柱之焊墊及端子,蝕刻該第二導電層以形成多個分別對應該等凸柱之蓋體;而後將該防焊綠漆置於結構體上,使該防焊綠漆產生圖案,藉以曝露該等焊墊、該等端子及該等蓋體;而後以被覆接點對該基座、該等焊墊、該等端子及該等蓋體進行表面處理;最後於該等導熱板外圍邊緣之適當位置切割或劈裂該基座、該基板、該黏著層及該防焊綠漆,俾使個別之導熱板彼此分離。
該半導體晶片組體之作業格式可為單一組體或多個組體,取決於製造設計。例如,可單獨製造單一組體。或者,可同時批次製造多個組體,之後再將各導熱板一一分離。同樣地,亦可將多個半導體元件電性連結、熱連結及機械性連結至批次量產中之每一導熱板。
例如,可將多個錫膏部分分別沉積於多個焊墊及蓋體上,而後將多個LED封裝體分別置於該等錫膏部分上,接著同時加熱該等錫膏部分以使其迴焊、硬化並形成多個焊接點,之後再將各導熱板一一分離。
在另一範例中係將多個固晶材料分別沉積於多個蓋體上,而後將多個晶片分別放置於該等固晶材料上,之後再同時加熱該等固晶材料以使其硬化並形成多個固晶,而後將該等晶片打線接合至對應之焊墊,接著在該等晶片與打線上形成對應之封裝材料,最後再將各導熱板一一分離。
吾人可透過單一步驟或多道步驟使各導熱板彼此分離。例如,可將多個導熱板批次製成一平板,而後將多個半導體元件設置於該平板上,之後再將該平板所構成之多個半導體晶片組體一一分離。或者,可將多個導熱板批次製成一平板,而後將該平板所構成之多個導熱板分切為多個導熱板條,接著將多個半導體元件分別設置於該等導熱板條上,最後再將各導熱板條所構成之多個半導體晶片組體由條狀分離為個體。此外,在分割導熱板時可利用機械切割、雷射切割、分劈或其他適用技術。
在本文中,「鄰接」一語意指元件係一體成形(形成單一個體)或相互接觸(彼此無間隔或未隔開)。例如,該凸柱係鄰接該基座,此與形成該凸柱時採用增添法或削減法無關。
「重疊」一語意指位於上方並延伸於一下方元件之周緣內。「重疊」包含延伸於該周緣之內、外或坐落於該周緣內。例如,該半導體元件係重疊於該凸柱,乃因一假想垂直線可同時貫穿該半導體元件與該凸柱,不論該半導體元件與該凸柱間是否存在有另一同為該假想垂直線貫穿之元件(如該蓋體),且亦不論是否有另一假想垂直線僅貫穿該半導體元件而未貫穿該凸柱(亦即位於該凸柱之周緣外)。同樣地,該黏著層係重疊於該基座並被該焊墊重疊,而該基座則被該凸柱重疊。同樣地,該凸柱係重疊於該基座且位於其周緣內。此外,「重疊」與「位於上方」同義,「被重疊」則與「位於下方」同義。
「接觸」一語意指直接接觸。例如,該介電層接觸該焊墊但並未接觸該凸柱或該基座。
「覆蓋」一語意指從上方、從下方及/或從側面完全覆蓋。例如,該基座從下方覆蓋該凸柱,但該凸柱並未從上方覆蓋該基座。
「層」字包含設有圖案或未設圖案之層體。例如,當該基板設置於該黏著層上時,該導電層可為該介電層上一空白無圖案之平板;而當該半導體元件設置於該散熱座上時,該導電層可為該介電層上一具有間隔導線之電路圖案。此外,「層」可包含複數疊合層。
「焊墊」一語與該導線搭配使用時係指一用於連接及/或接合外部連接媒介(如焊料或打線)之連結區域,而該外部連接媒介則可將該導線電性連結至該半導體元件。
「端子」一語與該導線搭配使用時係指一連結區域,其可接觸及/或接合外部連結媒介(如焊料或打線),而該外部連結媒介則可將該導線電性連結至與下一層組體相關之一外部設備(例如一印刷電路板或與其連接之一導線)。
「蓋體」一語與該散熱座搭配使用時係指一用於連接及/或接合外部連接媒介(如焊料或導熱黏著劑)之接觸區域,而該外部連接媒介則可將該散熱座熱連結至該半導體元件。
「開口」與「通孔」等語同指貫穿孔洞。例如,當該凸柱插入該黏著層之該開口時,該凸柱係沿向上方向曝露於該黏著層。同樣地,當該凸柱插入該基板之該通孔時,該凸柱係沿向上方向曝露於該基板。
「插入」一語意指元件間之相對移動。例如,「將該凸柱插入該通孔中」包含:該凸柱固定不動而由該基板向該基座移動;該基板固定不動而由該凸柱向該基板移動;以及該凸柱與該基板兩者彼此靠合。又例如,「將該凸柱插入(或延伸至)該通孔內」包含:該凸柱貫穿(穿入並穿出)該通孔;以及該凸柱插入但未貫穿(穿入但未穿出)該通孔。
「彼此靠合」一語亦指元件間之相對移動。例如,「該基座與該基板彼此靠合」包含:該基座固定不動而由該基板移往該基座;該基板固定不動而由該基座向該基板移動;以及該基座與該基板相互靠近。
「對準」一語意指元件間之相對位置。例如,當該黏著層已設置於該基座上、該基板已設置於該黏著層上、該凸柱已插入並對準該開口,且該通孔已對準該開口時,無論該凸柱係插入該通孔或位於該通孔下方且與其保持距離,該凸柱均已對準該通孔。
「設置於」一語包含與單一或多個支撐元件間之接觸與非接觸。例如,該半導體元件係設置於該散熱座上,不論該半導體元件係實際接觸該散熱座或係與該散熱座以一固晶材料相隔。同樣地,該半導體元件係設置於該散熱座上,不論該半導體元件係僅設置於該散熱座上或係同時設置於該散熱座與該基板上。
「黏著層...於該缺口之中」一語意指位於該缺口中之該黏著層。例如,「黏著層在該缺口中延伸跨越該介電層」意指該缺口內之該黏著層延伸並跨越該介電層。同樣地,「黏著層於該缺口之中接觸且介於該凸柱與該介電層之間」意指該缺口中之該黏著層接觸且介於該缺口內側壁之該凸柱與該缺口外側壁之該介電層之間。
「上方」一語意指向上延伸,且包含鄰接與非鄰接元件以及重疊與非重疊元件。例如,該凸柱係延伸於該基座上方,同時鄰接、重疊於該基座並自該基座突伸而出。同樣地,該凸柱係延伸至該介電層上方,即便該凸柱並未鄰接或重疊於該介電層。
「下方」一語意指向下延伸,且包含鄰接與非鄰接元件以及重疊與非重疊元件。例如,該基座係延伸於該凸柱下方,鄰接該凸柱,被該凸柱重疊,並自該凸柱突伸而出。同樣地,該凸柱係延伸於該介電層下方,即便該凸柱並未鄰接該介電層或被該介電層重疊。
所謂「向上」及「向下」之垂直方向並非取決於該半導體晶片組體(或該導熱板)之定向,凡熟悉此項技藝之人士可輕易瞭解其實際所指之方向。例如,該凸柱係沿向上方向垂直延伸於該基座上方,而該黏著層則沿向下方向垂直延伸於該焊墊下方,此與該組體是否倒置及/或是否係設置於一散熱裝置上無關。同樣地,該基座係沿一側向平面自該凸柱「側向」延伸而出,此與該組體是否倒置、旋轉或傾斜無關。因此,該向上及向下方向係彼此相對且垂直於側面方向,此外,側向對齊之元件係在一垂直於該向上與向下方向之側向平面上彼此共平面。
本發明之半導體晶片組體具有多項優點。該組體之可靠度高、價格平實且極適合量產。該組體尤其適用於易產生高熱且需優異散熱效果方可有效及可靠運作之高功率半導體元件,例如LED封裝體、大型半導體晶片以及多個同時使用之小型半導體元件(例如以陣列方式排列之多個小形半導體晶片)。
本案之製造工序具有高度適用性,且係以獨特、進步之方式結合運用各種成熟之電連結、熱連結及機械性連結技術。此外,本案之製造工序不需昂貴工具即可實施。因此,此製造工序可大幅提升傳統封裝技術之產量、良率、效能與成本效益。再者,本案之組體極適合於銅晶片及無鉛之環保要求。
在此所述之實施例係為例示之用,其中所涉及之本技藝習知元件或步驟或經簡化或有所省略以免模糊本發明之特點。同樣地,為使圖式清晰,圖式中重覆或非必要之元件及參考標號或有所省略。
精於此項技藝之人士針對本文所述之實施例當可輕易思及各種變化及修改。例如,前述之原料、尺寸、形狀、大小、步驟之內容與步驟之順序皆僅為範例。上述人士可於不脫離本發明之精神與範圍之條件下從事此等改變、調整與均等技藝,其中本發明之範圍係由後附之申請專利範圍加以界定。
10...金屬板
12、14...表面
16、42...圖案化之蝕刻阻層
18、44...全面覆蓋之蝕刻阻層
20...凹槽
22...凸柱
24...基座
26...黏著層
28...開口
30...基板
32、40...導電層
34...介電層
36...通孔
38...缺口
46...焊墊
48...路由線
49...導電孔
50...端子
52...蓋體
54...導線
56...散熱座
58、59...防焊綠漆
60...被覆接點
62、64‧‧‧導熱板
100、200、300、400‧‧‧半導體晶片組體
102、202‧‧‧LED封裝體
104、106、204、206‧‧‧焊錫
108、208‧‧‧LED晶片
110、210‧‧‧基座
112、212、304、404‧‧‧打線
114‧‧‧電接點
116‧‧‧熱接點
118、218‧‧‧透明封裝材料
214‧‧‧引腳
216、504‧‧‧熱接觸表面
302、402‧‧‧晶片
306、406‧‧‧固晶材料
308、408‧‧‧封裝材料
310、410‧‧‧頂面
312、412‧‧‧底面
314、414‧‧‧打線接墊
500‧‧‧光源次組體
502‧‧‧散熱裝置
506‧‧‧鰭片
508‧‧‧風扇
第1A至1D圖為剖視圖,說明本發明一實施例中用以製作一凸柱及一基座之方法;
第1E及1F圖分別為第1D圖之俯視圖及仰視圖;
第2A及2B圖為剖視圖,說明本發明一實施例中用以製作一黏著層之方法;
第2C及2D圖分別為第2B圖之俯視圖及仰視圖;
第3A及3B圖為剖視圖,說明本發明一實施例中用以製作一基板之方法;
第3C及3D圖分別為第3B圖之俯視圖及仰視圖;
第4A至4L圖為剖視圖,說明本發明一實施例中用以製作一導熱板之方法,該導熱板可提供水平訊號路由;
第4M及4N圖分別為第4L圖之俯視圖及仰視圖;
第5A、5B及5C圖分別為本發明一實施例中一導熱板之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該導熱板可提供垂直訊號路由;
第6A、6B及6C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該半導體晶片組體包含該具有水平訊號路由之導熱板及一具有背面接點之LED封裝體;
第7A、7B及7C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該半導體晶片組體包含該具有水平訊號路由之導熱板及一具有側引腳之LED封裝體;
第8A、8B及8C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該半導體晶片組體包含該具有水平訊號路由之導熱板及一半導體晶片;
第9A、9B及9C圖分別為本發明一實施例中一半導體晶片組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該半導體晶片組體包含該具有垂直訊號路由之導熱板及一半導體晶片;及
第10A、10B及10C圖分別為本發明一實施例中一光源次組體之剖視圖、俯視圖及仰視圖,該光源次組體包含第6A至6C圖所示之半導體晶片組體及一散熱裝置。
22...凸柱
24...基座
26...黏著層
30...基板
34...介電層
36...通孔
46...焊墊
48...路由線
50...端子
52...蓋體
56...散熱座
58...防焊綠漆
62...導熱板
100...半導體晶片組體
102...LED封裝體
104、106...焊錫
108...LED晶片
110...基座
112...打線
114...電接點
116...熱接點
118...透明封裝材料

Claims (9)

  1. 一種半導體晶片組體,至少包含:一半導體元件;一黏著層,其至少具有一開口;一散熱座,其至少包含一凸柱及一基座,其中該凸柱係鄰接該基座並沿一向上方向延伸於該基座上方,且該基座係沿一與該向上方向相反之向下方向延伸於該凸柱下方,並沿垂直於該向上及向下方向之側面方向從該凸柱側向延伸;一基板,其至少包含一焊墊及一介電層,其中一通孔延伸貫穿該基板;及一端子;其中該半導體元件係位於該凸柱上方並重疊於該凸柱,該半導體元件係電性連結至該焊墊,從而電性連結至該端子,且該半導體元件係熱連結至該凸柱,從而熱連結至該基座;其中該黏著層係設置於該基座上,延伸於該基座上方,延伸進入該通孔內一位於該凸柱與該基板間之缺口,並於該缺口中延伸跨越該介電層,同時自該凸柱側向延伸至該端子或越過該端子,且係介於該凸柱與該介電層之間以及該基座與該基板之間;其中該基板係設置於該黏著層上並延伸於該基座上方;其中該凸柱延伸進入該開口及該通孔,該基座則延伸於該半導體元件、該黏著層及該基板下方;以及其中該散熱座至少包含一蓋體,該蓋體位於該凸柱之一 頂部上方,鄰接該凸柱之該頂部,並從上方覆蓋該凸柱之該頂部,同時沿該等側面方向自該凸柱之該頂部側向延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之組體,其中該蓋體與該焊墊於該介電層上方為共平面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之組體,其中該蓋體為矩形或正方形,且該凸柱之該頂部為圓形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之組體,其中該蓋體之尺寸及形狀係配合該半導體元件之一熱接觸表面而設計,該凸柱之該頂部之尺寸及形狀則並非配合該半導體元件之該熱接觸表面而設計。
  5. 一種半導體晶片組體,至少包含:一半導體元件;一黏著層,其至少具有一開口;一散熱座,其至少包含一凸柱、一基座及一蓋體,其中該凸柱鄰接該基座並與該基座一體成形,該凸柱沿一向上方向延伸於該基座上方,並使該基座與該蓋體形成熱連結,該基座沿一與該向上方向相反之向下方向延伸於該凸柱下方,並沿垂直於該向上及向下方向之側面方向自該凸柱側向延伸,該蓋體位於該凸柱之一頂部上方,鄰接該凸柱之該頂部,並從上方覆蓋該凸柱之該頂部,同時沿該等側面方向自該凸柱之該頂部側向延伸;一基板,其至少包含一焊墊、一端子、一路由線及一介電層,其中該焊墊、該端子與該路由線接觸該介電層並延伸於該介電層上方,該焊墊與該端子間之一導電路徑包含該路 由線,且一通孔延伸貫穿該基板;其中該半導體元件係設置於該蓋體上,重疊於該凸柱,並電性連結至該焊墊,從而電性連結至該端子,且該半導體元件係熱連結至該蓋體,從而熱連結至該基座;其中該黏著層係設置於該基座上,延伸於該基座上方,延伸進入該通孔中一位於該凸柱與該基板間之缺口,並於該缺口中延伸跨越該介電層,該黏著層在該缺口內係介於該凸柱與該介電層之間,在該缺口外則介於該基座與該基板之間,該黏著層於該等側面方向環繞該凸柱,且該黏著層被該焊墊、該端子與該路由線重疊,同時延伸至該組體之外圍邊緣;其中該基板係設置於該黏著層上並延伸於該基座上方;以及其中該凸柱延伸進入該開口及該通孔以達該介電層上方,該基座延伸於該半導體元件、該黏著層及該基板下方,且從下方覆蓋該凸柱、該蓋體、該黏著層及該基板,同時延伸至該組體之外圍邊緣。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之組體,其中該半導體元件為一包含LED晶片之LED封裝體,且係利用一第一焊錫設置於該焊墊上,並利用一第二焊錫設置於該蓋體上,該半導體元件利用該第一焊錫電性連結至該焊墊,並利用該第二焊錫熱連結至該蓋體。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之組體,其中該基板係與該凸柱及該基座保持距離,該黏著層在該缺口內接觸該凸柱與該介 電層,並在該缺口之外接觸該基座與該介電層,且該蓋體與該凸柱之該頂部為銅質。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之組體,其中該凸柱為平頂錐柱形,其直徑自該基座至該蓋體係呈向上遞減,該凸柱之該頂部為圓形,且該蓋體為矩形或正方形。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之組體,其中該凸柱與該黏著層於該介電層上方為共平面,且該蓋體與該焊墊及該端子於該介電層上方為共平面。
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